1 komponen sistem kontrol
Komponen sistem kontrol industri ICS dapat dibagi secara luas menjadi dua kategori tergantung di mana mereka berada: perangkat pusat kontrol dan perangkat situs jarak jauh. Perangkat pusat kontrol terletak di pusat kontrol sistem dan termasuk antarmuka mesin manusia (HMI), workstation insinyur, dan server sejarah (sejarawan). Perangkat situs jarak jauh adalah perangkat yang berada di lokasi produksi dan terhubung langsung ke aktuator dan sensor yang fungsi utamanya adalah untuk mengawasi dan mengendalikan proses fisik. Meskipun perangkat situs biasanya tidak berinteraksi langsung dengan orang -orang, mereka lebih cenderung diserang dan dikompromikan karena lokasi produksi biasanya kurang aman daripada pusat kontrol.
1.1 Peralatan Pusat Kontrol
HMIS antarmuka mesin manusia (kadang -kadang disebut sistem SCADA) adalah sistem yang memungkinkan operator untuk memantau dan mengontrol proses. HMIS HMIS biasanya aplikasi perangkat lunak murni yang berjalan pada komputer tujuan umum, biasanya berjalan dalam keluarga Microsoft Windows dari lingkungan sistem operasi. HMI umum dalam industri termasuk Wonderware, Siemens 'WinCC, RSVIEW Rockwell, dan Areva E-Terra, dengan Kinseal juga menjadi pilihan yang baik.
Sejarah Sejarah Sejarah adalah server database yang mencatat riwayat keadaan sistem kontrol proses. Dalam beberapa kasus, jika sejarawan cukup kuat, itu juga dapat digunakan sebagai HMI untuk sistem kontrol. Sejarawan biasanya berjalan pada sistem operasi utama dan perangkat perangkat keras umum, dan biasanya dicerminkan di jaringan perusahaan.
1.2 Perangkat Situs Jarak Jauh
Perangkat situs jarak jauh termasuk PLC, unit terminal jarak jauh RTU, perangkat elektronik cerdas IED, dan relay elektronik. Meskipun fungsi perangkat ini sangat bervariasi, mereka dapat dikelompokkan secara kasar bersama berdasarkan lokasi dan kesamaannya. Ada juga kesamaan dalam arsitektur perangkat keras yang digunakan dalam perangkat ini, yang umumnya memberikan fungsi analog atau digital/output (I/O) dan fungsi kontrol. Mereka membaca data langsung dari sensor dan mengirim perintah operasi ke aktuator, dan dalam beberapa kasus, mereka terhubung ke perangkat lapangan lainnya.
Diskusi yang disederhanakan tentang perangkat disediakan dalam artikel ini. Faktanya, masing -masing perangkat yang disebutkan di atas (PLC, RTU, IED, dan relay elektronik) melakukan subset fungsi tertentu dalam model hubungan objek sistem kontrol (ORM). Misalnya, RTU, yang biasanya merupakan fungsi dari sistem SCADA yang menyediakan kontrol I/O bidang saja, melakukan pengambilan sampel melalui sensor I/O bidang, dan secara individual, RTU akan menghasilkan pemicu untuk aktuator. Relay elektronik akan selalu melakukan fungsi pengambilan sampel dan pemicu. RTU akan menghasilkan titik -titik bidang data status, dan dalam beberapa kasus akan memproses titik -titik bidang data perintah. Relai akan menghasilkan titik -titik bidang data status, tetapi cenderung menangani titik -titik bidang data yang diperintahkan. RTUS umumnya tidak memiliki fungsionalitas kontrol lokal, tetapi relay memiliki fungsionalitas itu. Selain berkomunikasi dengan sensor, aktuator, dan fungsi kontrol tingkat yang lebih tinggi, PLC memiliki fungsi kontrol lokal yang penting. Fungsi -fungsi ini mungkin tampak serupa, tetapi ada perbedaan yang signifikan dalam ORM.
2 Arsitektur Sistem Kontrol Khas
Gambar 1 menunjukkan arsitektur sistem kontrol yang khas. Di dalamnya, PC komersial umum yang menjalankan HMI berkomunikasi dengan perangkat lapangan seperti PLC melalui protokol jaringan standar (misalnya Ethernet). Stasiun insinyur dan database sejarah juga biasanya merupakan PC atau server komersial biasa yang berkomunikasi dengan perangkat lapangan melalui protokol jaringan standar. Perangkat lapangan terhubung ke perangkat lapangan lain menggunakan protokol kontrol industri berbasis Ethernet seperti FieldBus. Beberapa perangkat lapangan terhubung ke perangkat cerdas menggunakan protokol komunikasi bus serial standar seperti RS232 atau RS485, dan beberapa perangkat lapangan terhubung langsung ke sensor, perangkat, dan perangkat mesin.
3 PLC Pengontrol Logika yang Dapat Diprogram
PLC adalah perangkat lapangan yang dapat dihubungkan langsung ke sensor dan aktuator atau perangkat lapangan lainnya.plcs dikendalikan secara lokal melalui program logika (umumnya dalam format yang ditentukan sesuai dengan IEC 61131-3 standar), dan tidak dapat menerima perintah kontrol dan kedua compaCing dari HMI melalui HMI melalui sistem kontrol Protocols.plc. Pada dasarnya menggunakan komponen yang mendasari yang sama. Jenis pada dasarnya menggunakan komponen mendasar yang sama.
3.1 Pemrograman PLC
PLC dapat diprogram menggunakan salah satu bahasa yang tercantum dalam IEC 61131-3:
Diagram Tangga (LD), Grafis
Diagram blok fungsi (FBD), grafis
Teks terstruktur (ST), tekstual
Daftar Instruksi (IL), tekstual
Bagan Fungsi Urutan (SFC), grafis
PLC beroperasi dalam siklus siklik yang disebut "pemindaian", yang terdiri dari input, eksekusi logika dan output.
3.2 Arsitektur PLC Modular Umum
Modular PLC terdiri dari modul individual yang dihubungkan oleh backplane. PLC non-modular mengintegrasikan semua komponen dalam satu papan.
3.3 Interaksi Modul PLC
Dalam arsitektur PLC tujuan umum yang ditunjukkan pada Gambar 2, setiap modul memiliki slot fisik dan diberi serangkaian alamat backplane. Register antarmuka dan memori buffer terpapar dalam kisaran alamat backplane. Pesan dikirim dan diterima oleh modul membaca dan menulis ke register atau buffer modul lainnya.
3.4 Modul Prosesor
Modul prosesor adalah jantung dari PLC. Ini mengimplementasikan koordinasi antara modul dan kadang -kadang digunakan sebagai arbiter backplane. Modul prosesor mengkonfigurasi modul lain saat power-up jika mereka tidak menyimpan konfigurasi mereka sendiri.
Modul prosesor menginterpretasikan dan menjalankan logika tangga, membaca nilai -nilai dari modul komunikasi atau modul I/O, mempertahankan keadaan operasional, menjalankan siklus "pemindaian" dari logika tangga dan menulis nilai output ke modul komunikasi atau modul I/O.
3.5 Modul Komunikasi
Modul komunikasi mengambil kode terkait protokol komunikasi dari modul prosesor. Mereka mengambil data interaksi protokol yang sensitif terhadap waktu dari modul prosesor, memastikan bahwa modul prosesor berada dalam loop kontrol yang sensitif terhadap waktu. Karena beberapa protokol sistem kontrol sangat kompleks, modul komunikasi mungkin memiliki daya pemrosesan yang tinggi, sehingga modul komunikasi mungkin serumit modul prosesor.
3.6 Modul I/O.
Modul I/O mengonversi sinyal antara tegangan rendah (3,3 volt atau 5 volt), arus rendah (level miliampere) logika dan tegangan tinggi (24 volt atau lebih), kontrol proses (level Ampere level) tinggi. Modul I/O analog berisi konverter analog-ke-digital (ADC) dan konverter digital-to-analog (DAC). Modul -modul ini memiliki logika yang relatif sederhana dan perangkat keras yang relatif sedikit, dan satu -satunya tugas mereka adalah mengonversi antara sinyal analog dan digital.
3.7 Prosesor Tujuan Umum
Ada tiga jenis arsitektur prosesor yang paling umum ditemukan di PLC:
Arsitektur ARM (seri 7 atau 9)
Arsitektur Seri Motorola/Freescale 68000
Arsitektur Kekuatan IBM
Arsitektur ARM dirancang oleh ARM, sebuah perusahaan yang berbasis di Inggris dengan lebih dari 1.700 karyawan. Senjata tidak memproduksi chip, melainkan merancang dan melisensikan kekayaan intelektual (IP) untuk mereka. (1) Arsitektur ARM banyak digunakan dalam sistem dan perangkat tertanam, dan memiliki bagian yang sangat besar dari elektronik konsumen, seperti ponsel dan asisten digital pribadi (PDA), dengan pangsa pasar lebih dari 90%. (2) Prosesor ARM dapat berjalan dalam mode Big-Endian atau Little-Endian, dan juga dapat menggunakan ARM (32- bit) dan thumb (16- bit) set. Prosesor.
Seri Motorola (sekarang Freescale) 68000 adalah {32- bit instruksi set (CISC) mikroprosesor. Ini banyak digunakan dalam sistem tertanam. Itu adalah prosesor arsitektur bit terlaris 32- bit pada tahun 2000, dan seri 68000 adalah endian besar.
Arsitektur kekuatan termasuk PowerPC, arsitektur mikroprosesor instruksi rangkaian (RISC) yang diimplementasikan oleh IBM, Freescale, AMCC, Tundra, dan PA semi, antara lain. Arsitektur kekuatan menggunakan urutan byte besar-endian.
3.8 Tata Letak Memori
PLC biasanya menggunakan penyimpanan memori flash yang tidak mudah menguap untuk menyimpan firmware modul prosesor dan program logika tangga (atau bahasa IEC 61131-3 lainnya). Alamat memori flash dipetakan ke ruang alamat prosesor, seperti halnya register kontrol perangkat on-board lainnya. RAM digunakan untuk menyimpan status run-time.
3.9 Sistem Operasi Tertanam
Banyak sistem operasi tertanam juga merupakan sistem operasi real-time (RTO). Untuk dianggap sebagai RTOS, sistem operasi harus "ditunda secara deterministik, atau menjamin penundaan interupsi terburuk atau waktu sakelar konteks".
PLC sering menggunakan implementasi RTOS komersial seperti VXWorks, Windows CE, atau QNX, tetapi juga dapat menggunakan sistem operasi "in-house" khusus. Meskipun belum umum, beberapa produsen telah mulai menggunakan sistem operasi berbasis Linux pada PLC.